Le projet de doctorat présenté ici s'intéresse à un système hydrothermal atypique retrouvé en contexte d'arc volcano-plutonique ancien. L'objectif principal visé est d'apporter de nouveaux éléments de compréhension sur la nature et la géométrie des conduits empruntés par les fluides hydrothermaux, la zonalité des empreintes hydrothermales de même que l'étendue et l'évolution spatio-temporelle d'un tel système. La méthodologie préconisée combine une approche classique de terrain (levé géologique, étude pétrographique, analyses géochimiques, etc.) et des méthodes d'investigation à la fine pointe de la technologique (datation isotopique U-Pb, analyses LA-ICP-MS sur pyrites, analyses de magnetite à la microsonde, etc.). L'objet d'étude est le secteur lac Line, localisé à 3 km au nord de la ville de Chibougamau. Ce secteur exhibe un système minéralisé atypique à Au-Ag-Cu encaissé dans une séquence de roches volcano-sédimentaires et plutoniques faiblement métamorphisées et appartenant au second cycle volcanique du Groupe de Roy, édifié entre -2720 et ~2712 Ma. Les roches volcano-sédimentaires font partie de la Formation de Blondeau et sont dominées par des coulées de laves intermédiaires à mafiques d'affinité calco-alcaline accompagnées de filons-couches comagmatiques d'affinité calco-alcaline à tholéiitique. Des roches volcanoclastiques intermédiaires à felsiques calco-alcalines, formées dans un environnement sous-marin de bassin volcano-sédimentaire peu profond en émergence, s'y intercalent communément. Le secteur a été le théâtre d'une activité plutonique synvolcanique vigoureuse et soutenue matérialisée par l'abondance de filonscouches comagmatiques, par la présence des filons-couches tholéiitiques du Complexe de Cummings ainsi que par la présence du Stock du lac Line. Ce dernier est dominé par une phase tonalitique localement porphyrique, d'affinité calco-alcaline et datée à 2707,6 ± 1,4 Ma (âge tardi-volcanique mais pré-déformation régionale). L'architecture actuelle de l'empilement hôte du système minéralisé se résume à une séquence monoclinale verticalisée, orientée E-O, rajeunissant vers le nord et répétée à au moins quatre reprises par des failles ductiles longitudinales. La déformation fragile y est omniprésente sous forme de zones de fractures et de failles cassantes d'origine synvolcanique et d'orientations dominantes N-S et NO-SE. Ces discontinuités montrent une association spatiale systématique avec la minéralisation et sont communément accompagnées de perturbations importantes de la séquence stratigraphique (fracturation, rupture de la continuité, mégabrèche de talus, etc.). Les évidences de déformation ductile sont plus locales et se résument au développement hétérogène d'une schistosité pénétrante E-0 subverticale attribuable à la déformation régionale (-2703 Ma). Cette schistosité se concentre le long des zones de cisaillement longitudinales. L'association spatiale entre déformation ductile et minéralisation est une exception plutôt qu'une règle, ne se limitant qu'à quelques zones les plus altérées. Les nombreuses duplications stratigraphiques et le caractère discontinu, incohérent et fracturé du secteur lac Line contraste grandement avec l'homogénéité et la continuité latérale caractéristique de l'empilement volcanique préservé ailleurs dans la région. Les indices minéralisés sont essentiellement encaissés dans les zones de fractures N-S ou NO-SE synvolcaniques et sont formés d'une combinaison variable de veines de magnétite-sulfures, de veines et veinules de sulfures à gangue silicatée et/ou de disséminations de sulfures. La signature géochimique globale est à Au, Ag, Cu, Zn, Mo, As, Bi, Co, Hg, Ni, Pb, Sb, Se et Te. Les indices montrent des caractéristiques typiques de minéralisations formées en régime d'extension à de faibles profondeurs dans la croûte et sont associés à divers styles d'altération (principalement propylitique, sodique à potassique, chloriteuse et séricitique) caractérisés par des assemblages minéralogiques et des changements de masses similaires à ceux des systèmes volcanogènes sous-marins. Certains indices, en particulier ceux dans lesquels Au est enrichi par rapport à Ag et Cu, montrent une association spatiale étroite avec des brèches et des dykes interminéraux potentiellement reliés au Stock du lac Line, militant ainsi pour un lien entre l'activité hydrothermale et le plutonisme intermédiaire à felsique tardi-volcanique. Les relations de chronologie relative entre les événements de volcanisme, de plutonisme, d'hydrothermalisme, de déformation régionale et de métamorphisme confirment l'origine synvolcanique du système minéralisé. Couplé à la reconstruction de l'environnement synvolcanique, ce cadre chronologique définit un modèle évolutif en 4 étapes, impliquant : 1. la formation d'un environnement d'effondrement (caldeira?) vers la fin du second cycle volcanique régional (-2715-2712 Ma), qui explique les associations lithologiques, l'intense fracturation et les perturbations stratigraphiques observées à diverses échelles; 2. le développement d'un système hydrothermal dominé par l'eau de mer et responsable de minéralisations épithermales sous-marines neutres dans les structures synvolcaniques reliées à l'effondrement; 3. une possible contribution au système hydrothermal lors de la mise en place tardi-volcanique du Stock du lac Line (-2708 Ma), probablement responsable de minéralisations de type porphyrique et de la superposition locale d'une empreinte enrichie en Au et; 4. la déformation régionale (-2703 Ma), qui provoque la superposition de la schistosité régionale et de paragenèses du pic métamorphique sur les empreintes hydrothermales préexistantes ainsi que la réactivation des failles longitudinales en zones de cisaillement à mouvement inverse. En somme, cette étude démontre que la région de Chibougamau expose un énorme système minéralisé volcano-plutonique archéen atypique, avec des dépôts Cu-Au magmatiques-hydrothermaux proximaux (camp minier du lac Doré) et des dépôts épithermaux polymétalliques distaux centrés sur des systèmes plutoniques satellites s'inscrivant dans la même lignée pétrogénétique. L'étude contribue par le fait même à mettre à l'avant-plan des processus tels l'activité volcano-plutonique calco-alcaline, la formation de caldeiras et l'implication de l'eau de mer en tant qu'agent confinant (profondeur bathymétrique) et agent chimique comme responsables de minéralisations polymétalliques atypiques en contexte d'arc. Dans l'ensemble, cela supporte l'idée que le potentiel minéral des arcs volcano-plutoniques calco-alcalins anciens a pu être sous-estimé dans le passé, surtout lorsqu'on prend conscience de l'immense richesse de leurs équivalents récents.

La présente thèse a pour objectif de reconstituer l'évolution du Crétacé à l'Éocène de la plate-forme carbonatée de Kruja, appartenant à la marge passive d'Apulie en Albanie. Elle couvre l'ensemble des huit massifs de la plate-forme, soit, les massifs de Kruje-Dajt, de Makareshi, de Kulmaka, de Renci, de Kakarriqi, de Tervolli, de Qeshibeshi et d'Ishmi. Cette recherche est motivée par l'interrogation qui a émané suite à la consultation d'une étude menée sur la plate-forme de Gavrovo en Grèce, située au Sud dans le prolongement de celle de Kruja, selon laquelle l'hypothèse d'un décrochement longitudinal entre la plate-forme de Gavrovo et le Bassin Ionien adjacent se serait produit vers la fin du Crétacé supérieur. Compte tenu des similitudes observées entre les deux plate-formes, on se propose de vérifier si un tel décrochement se serait également produit à la même période entre la plate-forme de Kruja et le Bassin Ionien, permettant ainsi d'étendre cette hypothèse, sur une échelle régionale, à l'ensemble Kruja-Gavrovo. Partant donc de l'examen des études existantes, des analyses et observations de terrain, et de la comparaison de la plate-forme de Kruja avec celle de Gavrovo, des changements significatifs concernant la stratigraphie, la sédimentologie et l'histoire tectono-sédimentaire de la plate-forme de Kruja sont proposés à l'intérieur de la présente recherche. Un nouveau cadre stratigraphique du Crétacé inférieur (terminal) et du Crétacé supérieur (biozones CsBl à CsB7), ainsi qu'une meilleure connaissance du Paléocène et de l'Éocène sont établis. Les calcaires néritiques de l'Albien (Crétacé inférieur), les calcaires néritiques du Cénomanien (CsBl et CsB2), les calcaires pélagiques du Maastrichtien supérieur (CsB7), les calcaires pélagiques et bréchiques de l'Éocène moyen et les calcaires pélagiques de l'Éocène moyen à supérieur sont nouvellement distingués. La durée des lacunes liées aux emersions à la fin du Crétacé supérieur (massifs de Kruje-Dajt et de Makareshi) et pendant l'Éocène inférieur (massif de Kruje-Dajt), est précisée. Des nouvelles lacunes (16 à 60 Ma), liées à l'activité des failles, sont relevées dans les massifs de Kulmaka et de Qeshibeshi. Une nouvelle emersion est déterminée dans le passage des biozones CsB5- CsB6 par les pics et les excursions négatives des valeurs de Sr, et les excursions négatives des ôi3C et ô18O. Cette emersion est liée à une baisse du niveau marin eustatique au Campanien moyen (77.3 Ma). La série carbonatée de la plate-forme de Kruja est caractérisée par un ensemble de vingt-six faciès, nouvellement identifiés. Il s'agit de paléoenvironnements qui s'étendent des zones littorales (plate-formes interne et externe) jusqu'au bassin. Quatorze et sept séquences stratigraphiques répertoriées dans les massifs de Kruje-Dajt et de Makareshi, respectivement, illustrent les fluctuations des milieux à l'échelle locale et temporelle. Dans les massifs de Kruje-Dajt et de Makareshi, la diagenèse affecte la série carbonatée. Les structures et les textures de la dolomite, ainsi que l'alternance des niveaux dolomitiques avec les calcaires démontrent que la dolomitisation s'est accomplie en milieu supratidal. La recristallisation de la calcite est illustrée par les faibles valeurs de Sr, l'homogénéité des valeurs du Ô18O, la covariance entre les valeurs ô13C et ô18O et les anomalies dans la distribution des REE. Deux parties sont distinguées dans la plate-forme de Kruja : (1) La Partie orientale (massifs de Kruje-Dajt, de Makareshi, de Renci, de Kakarriqi et de Tervolli) est caractérisée par une sédimentation de plate-forme interne durant le Crétacé supérieur et le Paléocène et une sédimentation de plate-forme externe durant l'Éocène moyen à supérieur. Ces deux régimes de sédimentation sont séparés par des lacunes stratigraphiques, témoins des épisodes d'émersion et d'érosion continentale, parfois associées à des bauxites; (2) La Partie occidentale (massifs de Kulmaka, de Qesbibeshi et d'Ishmi) est caractérisée par une sédimentation de plate-forme interne, reconnue localement depuis l'Albien (Crétacé inférieur) jusqu'au Maastrichtien inférieur (CsB6), et une sédimentation différenciée à partir du Maastrichtien supérieur (CsB7) jusqu'à l'Éocène moyen à supérieur : de type plate-forme externe et de type bassin. Des lacunes stratigraphiques majeures de la série carbonatée et des brèches polygéniques (massifs de Kuîmaka et de Qeshibeshi), témoignent de la tectonique syn-sédimentaire qui affecte cette partie. Deux périodes sont identifiés dans l'évolution de la plate-forme de Kruja: (1) Une période de stabilité qui s'étend du Crétacé inférieur (Albien) au Crétacé terminal (Santonien inférieur), caractérisée par une sédimentation de plateforme interne dans un contexte tranquille, montrant une évolution de type bahamien; (2) Une période d'instabilité tectonique qui s'étend du Santonien supérieur à l'Éocène moyen à supérieur, scindée par deux phases d'érosion. À partir du Santonien supérieur, les failles de décrochements syn-sédimentaires NNO-SSE entre la plate-forme de Kruja et le Bassin Ionien provoquent la fragmentation de la Partie occidentale de la plate-forme (massif de Kulmaka), y engendrant d'importantes érosions qui alimentent les brèches du talus du Bassin Ionien. Une sédimentation différenciée au Maastrichtien supérieur caractérise les deux parties: néritique dans la Partie orientale et pélagique dans la Partie occidentale. Durant l'intervalle PaîéocèneÉocène moyen à supérieur, la deuxième phase d'érosion provoque de nouvelles lacunes dans les deux parties et des brèches polygéniques dans la Partie occidentale (massif de Kulmaka). La sédimentation différente dans les deux parties se maintiendra jusqu'à l'arrivée du flysch de l'Oligocène. Une zone de transition (flexure continentale ?) entre les deux parties de la plate-forme de Kruja est proposée. Ce sont des secteurs à l'est de la Partie occidentale (coupes I, II et P dans le massif de Kuîmaka), qui montrent une série continue de plate-forme interne durant le Crétacé supérieur et une sédimentation néritique durant l'intervalle Maastrichtien-Éocène moyen à supérieur, similaires à celles de la Partie orientale (massifs de Kruje-Dajt et de Makareshi). L'évolution de la plate-forme de Kruja en Albanie et la comparaison avec son équivalente de Gavrovo en Grèce témoignent de leur histoire paléogéographique commune à l'intérieur de la marge passive d'Apulie, appartenant aux Hellénides. Les failles de décrochement entre la plate-forme de Kruja-Gavrovo et le Bassin Ionien, dues aux collisions entre les plaques apulienne et européenne pendant l'intervalle Crétacé-Éocène, sont responsables de la division longitudinale de cette plate-forme en deux parties, Partie Occidentale et Orientale. Elles ont aussi provoqué le démantèlement de la série dans la Partie Occidentale, engendrant les brèches de talus sénoniennes dans le Bassin Ionien et entraînant plusieurs lacunes dans cette partie de la plate-forme. La période maastrichtienne-éocène voit encore la différenciation entre les deux parties et de nouveaux bouleversements dans la Partie Occidentale (brèches et lacunes), qui se propagent jusqu'à la Partie Orientale (emersions et lacunes).

Les assemblages de sulfures de métaux de base (SMB) en relation avec les assemblages de minéraux silicates ont été analysés dans les roches frais et altérés des zones minéralisées Twilight, Roby et High-grade du Complexe du Lac des îles. Ce travail a été initiée dans le but de déterminer s'il y'avait une relation étroite entre la minéralogie, la texture des minéraux sulfurés et l'altération des minéraux silicates. En addition, l'analyse in-situ des éléments chalcophiles dans les SMB combiné au calcul de masse balance et l'étude des minéraux du groupe du platine (MGP) ont été effectué dans le but de déterminer les phases qui contrôlent les éléments du groupe du platine (EGP) et de percevoir comment cela varie avec le changement des assemblages sulfures. L'analyse d'images montre qu'il y'a trois assemblages de SMB : l'assemblage pyrrhotite (Po)-pentlandite (Pn)-chalcopyrite (Cep) ± pyrite (Py) qui est present dans les gabbronorites, l'assemblage pentlandite-chalcopyrite-pyrite et l'assemblage pyrite- chalcopyrite-millerite (Mil) qui sont présents dans les métagabbronorites et dans les chlorite-actinote schists. Ces assemblages de sulfures coexistent avec les Ca-amphiboles et les plagioclases qui s'équilibrent successivement entre 856 et 622°C dans les gabbronorites, 713 et 450 °C dans les métagabbronorites et entre 655 et 417 °C dans les chlorite-actinote schists. Le changement des assemblages de sulfures de haute températures à celles de basses températures semblent être du à la perte du Fe contenu dans les sulfures. Nous avons trouvé que dans l'assemblage Po-Pn-Ccp±Py la majorité de Os, Ir, Ru (IPGE) et Rh sont concentré dans la Po et la Pn. La Po contrôle 20% de Pd et le reste de Pd contrôlé par les MGP comme Pd-Te qui est habituellement associé aux SMB. Le platine a été trouvé principalement comme Pt-As associé aux SMB. Dans l'assemblage Pn-Ccp-Py la majorité des IPGE sont présent dans la Pn et 30% de Pd est présent dans la Pn, avec la balance trouvé dans les MGP associés aux SMB. Dans l'assemblage Ccp-Py-Mil les IPGE et Pt sont principalement présents dans la Py et la Mil. Cependant la majorité de Pd est présent dans la MGP tel que Pd bismuthotelluride, (Pd-Bi-Te) Pd antimonide (Pd-Sb), Pd arsenide (Pd-As), Pd sulfide (Pd-S) et Pd telluride (Pd-Te) qui ne sont pas associés aux SMB. La distribution des assemblages minéraux suggère que la minéralogie des SMB n'évolue pas directement avec l'altération des minéraux silicates. Cependant leurs textures sont équilibre dans les roches non altérées contrairement dans les roches altérées mettant en évidence l'altération hydrothermale. Parmi les processus qui sont survenu durant de cette activité on inclus éventuellement la mobilisation du Fe des phases sulfurées. Ce dernier est responsable successivement de la transformation de la pyrrhotite et pentlandite en pyrite et millerite. La présence des IPGE dans la Py xénomorphe implique qu'elle provient de l'altération de la Po et de la Pn magmatique. Par ailleurs, le Pd présent dans les gabbronorites a été concentré par le liquide sulfuré qui a cristallisé la solution solide monosulfuré (MSS). Ce dernier a exsolvé la Pn et la Po et le Pd s'est concentré dans la Pn. Les minéraux de Pd-Te trouvés au sein des sulfures magmatiques ont soit exsolvé des sulfures ou cristallisé directement du liquide sulfuré. Dans les chlorite-actinote schists, le Pd est présent sous forme de plusieurs variétés de MGP qui ne sont pas associés aux sulfures. On suggère que cet enrichissement s'est produit pendant la percolation des fluides à basse température (~ 450°C). Ce fluide déduit comme être riche en Pd, As, Sb et Bi s'est potentiellement introduit dans la zone de cisaillement qui maintenant correspond à la High-grade Zone et a précipité le Pd sous forme de Pd-Bi-Te, Pd-Sb, Pd-As, Pd-S and Pd-Te.

Le volcan Kilauea, Hawaii, est probablement le système magmatique basaltique actif le plus étudié sur Terre, et représente donc un site privilégié pour l'étude des processus de solidification basaltique en milieu naturel. Une meilleure compréhension de la solidification magmatique est d'importance majeure dans le raffinement de modèles expliquant le dynamisme des chambres magmatiques, et son étude détaillée est susceptible de grandement améliorer notre connaissance de l'évolution globale des systèmes magmatiques. Dans ce contexte volcanique, les lacs de lave offrent une rare opportunité d'étudier directement la solidification magmatique et peuvent être considérés, en première approximation, comme des analogues superficiels de petites chambres magmatiques. Le but premier de ce doctorat est de déterminer et quantifier les principaux processus de solidification magmatiques à l'?uvre dans la genèse des basaltes tholéiitiques. Ce travail s'articule autour du minéral olivine comme composant central. Dans les deux premiers chapitres, l'approche est double, texture et géochimie, mais l'emphase porte sur l'aspect textural dont l'analyse de la distribution de la taille des cristaux (CSD) est la composante phare. Ce travail a été réalisé sur les laves produites par les éruptions de 1969-1974 (Mauna Ulu) et 1959 (Kilauea Iki) du volcan Kilauea. L'étude des coulées de lave produites par l'éruption du Mauna Ulu permet de mieux comprendre les processus actifs de solidification dans tout le système magmatique superficiel (la "tuyauterie") de l'édifice. L'étude du lac de lave Kilauea Iki renseigne quant à elle sur la solidification en système semi-fermé en sub-surface. Dans un dernier temps, il est question d'évaluer plus en détail l'influence de la déformation magmatique sur la structure interne des divines, et de la quantifier, en utilisant une technique in situ récente de micro-diffraction des rayons X. Chacun des trois chapitres de cette thèse est un article publié ou destiné à la publication dans une revue scientifique internationale. L'article 1 présente les résultats en éléments majeurs et traces (roche totale), les compositions de l'olivine, et les CSDs de 11 échantillons de laves du Mauna Ulu. Les variations chimiques en roche totale sont interprétées comme étant partiellement produites par addition d'olivine dans le système magmatique. Les profiles CSD suggèrent qu'au moins deux populations d'olivines interviennent : (1) une population d'âges 3-40 ans, caractérisée par une faible densité de "gros" cristaux et des pentes CSD relativement faibles ; et (2) une population d'âges 1,5-15 ans, marquée par une forte densité de petits cristaux et des pentes CSD plus fortes. La gamme de compositions de l'olivine suggère que ces cristaux se sont formés à partir de magmas différents, probablement reliés par crystallisation fractionnée. La présence d'olivines déformées de toutes tailles couvrant la totalité de la gamme de compositions, montre que la population 1 provient principalement de la désintégration et assimilation d'un cumulât déformé. Cette population d'olivines représente un composant magmatique cumulatif précoce qui a subi du mûrissement textural. A l'inverse, la population 2 représente un composant magmatique tardif formé dans la région sommitale de stockage de magma. Nos résultats sont en accord avec l'hypothèse que ces deux composants magmatiques ont suivi deux trajets différents avant d'alimenter l'éruption du Mauna Ulu. Le magma contenant les olivines déformées aurait transité le long du décollement basai sous le Kilauea, puis remonté verticalement par des conduits de type "pipe" sous le rift du Mauna Ulu. Le magma contenant la plupart des olivines non déformées aurait quant à lui transité vers le réservoir sommital à travers le conduit magmatique principal, puis le long de la rift zone où les magmas se seraient finalement mélangés dans de petites chambres magmatiques satellites. La présence de fines zonalités inverses à la bordure de certains cristaux suggère que le mélange s'est fait juste avant l'éruption. L'article 2 présente les compositions et CSDs d'olivine provenant de scories et d'échantillons de forage (0-90 m de profondeur) du lac de lave Kilauea Iki. Trois populations d'olivines sont distinguées sur la base de leur composition en forstérite (Fo) : (1) une population riche en Fo (Fogs-ss) ; (2) une population intermédiaire (Fo77.81) ; et (3) une population mineure appauvrie en Fo (Fo72-76). Les populations 1 et 2 sont composées à la fois de cristaux déformés et non déformés. La troisième population pourrait résulter d'une phase de recroissance tardive. Dans les 60 derniers mètres du lac, l'olivine est moins riche en Fo et la proportion de cristaux déformés augmente. Ces observations laissent penser à l'existence d'une stratification minéralogique et chimique verticale dans le lac de lave. L'analyse CSD a permis d'estimer les temps de résidence des olivines dans le magma, 1-60 ans, valeurs qui sont en accord avec les estimations préexistantes. Les CSDs sont globalement uniformes eu égard à la profondeur. Cependant, certaines caractéristiques spécifiques ressortent. Ainsi, les CSDs courbées sont considérées comme évidence de mélange de magmas ou de cristaux. L'inversion de pente aux petites tailles de la plupart des CSDs du lac de lave est interprétée comme résultant du mûrissement. Les résultats de la modélisation CSD suggèrent que la décantation / sédimentation des olivines et la convection à grande échelle ne sont pas significatives dans l'évolution du lac de lave. Enfin, la stratification verticale du lac peut être expliquée de différentes façons. Il peut s'agir d'une caractéristique originelle, résultat de la stratification de la chambre magmatique source. Cependant, plusieurs évidences montrent que le magma du lac a été fortement brassé pendant toute la durée de l'éruption ; cette première hypothèse n'est donc pas crédible. Le remplissage par la base du lac durant l'éruption serait une autre hypothèse à même d'expliquer cette stratification. Cependant, il nous manque encore de quoi définitivement valider cette théorie. L'article 3 présente l'analyse microstructurale in situ par micro-diffraction des rayons X (U.XRD) d'olivines déformées et non déformées provenant d'une sélection d'échantillons préalablement étudiés dans les articles 1 et 2. Cette étude utilise une technique innovante, non destructive, peu coûteuse et rapide à mettre en ?uvre permettant de recueillir des informations sur la structure interne des cristaux, ainsi que le mode et l'intensité de déformation. Les résultats ont permis de valider les observations pétrographiques de déformation faites à l'aide du microscope. Cette analyse |iXRD a aussi permis de confirmer la présence de déformation pour toutes les tailles de grains d'olivine, sans corrélation simple avec leur chimie, et de quantifier cette déformation. Cette technique ne permet cependant pas une estimation simple des conditions pression-température de déformation ou de formation des cristaux, ni d'apporter d'informations sur l'histoire magmatique. Il a cependant été possible de fixer un seuil quantitatif au-delà duquel toute olivine est déformée de façon significative -.full width at half maximum (FWHM) > 1°.

Le Complexe de la Rivière Bell (CRB) est un complexe mafique stratifié situé dans la sous-province de PAbitibi à 30 km au Sud-Est de Matagami. Le complexe est divisé en trois parties, Est, Centrale et Ouest. La partie Centrale de l'intrusion est celle contenant les occurrences des EGP Bwest, Dotcom et Ebay. Ce projet s'effectue dans la propriété minière Ebay (propriété de Hinterland Metals Inc.) laquelle est située près la baie Elizabeth et de la Rivière Opaoca. Le CRB à Ebay est composé d'une séquence interstratifiée de lits leucocratiques et mélanocratiques foliée avec une orientation prédominante E-0 et inclinés vers le sud à 70-80 degrés. Les lits leucocratiques se composent d'une séquence de meta-leucogabbros, de meta-leucogabbronorites, de meta-leucotroctolites et de meta-anorthosites. Les lits mélanocratiques sont constitués d'une séquence de meta-mélanogabbros, de meta-olivine-gabbronorites, de meta-gabbronorites et de meta-pyroxenites. Le complexe mafique stratifié est traversé par des reefs, dykes et veines de quartz associés avec les plutons d'Opaoca et du lac Olga. Le CRB est visiblement altéré et polymétamorphisé par le métamorphisme régional qui a atteint les faciès schiste vert à amphibolites (Goutier, 2005) et par le métamorphisme de contact qui a atteint les faciès albite-epidote à cornéenne et de hornblende à cornéenne localement. Une série de forages effectués par Hinterland a été utilisée pour reconstruire la séquence stratigraphique de CRB à Ebay. Un total de 65 échantillons ont été collectés à partir de 28 forages pour les analyses plus détaillées de pétrologie et géochimie. Les analyses montrent qu'il y a une concentration d'EGP qui peut atteindre 1-2 g/ton Pt+Pd, avec Pt/Pd - 1. Plusieurs de ces échantillons sont situés dans le toit d'un des lits mélanocratiques, et par conséquent la présence d'un reef y est proposé. Des sulfures disséminés sont présents, mais les EGP ne sont pas associés avec eux. Les EGP sont présents comme minéraux du groupe du platine (MGP), principalement bismuth-tellurides et arséniures de Pt et Pd. Il est sugeré que dans la chambre magmatique un liquide sulfuré a collecté le Ni, le Cu et les EGP. Après, la décantation par gravité a dépose toutes les gouttelettes de sulfures dans un lit. Quelques temps après, pendant le métamorphisme agit, le soufre et le cuivre ont été mobilisés en laissant les EGP comme des MGP.

Les eaux souterraines dans le socle cristallin grenviilien de la région du Saguenay- Lac-Saint-Jean sont l'objet d'une première étude géochimique et isotopique portant principalement sur des eaux de salinité élevée. Les objectifs de cette étude sont d'évaluer la qualité naturelle des eaux souterraines, d'évaluer la variabilité chimique dans le temps et dans S'espace, de corréler la géologie régionale avec l'hydrogéochimie identifiée et d'identifier les processus géochimiques contrôlant les caractéristiques chimiques des eaux souterraines et leur évolution. Au total 96 échantillons ont été prélevés lors de trois campagnes. Parmi les 46 stations sélectionnées, 18 ont été échantillonnées à trois reprises, soit aux mois de novembre et décembre 2004, février 2005 et mai 2005, 13 stations ont été échantillonnées lors de 2 campagnes et 16 stations ont été échantillonnées une seule fois. La majorité des échantillons proviennent du socle rocheux et la plupart ont été prélevés dans des puits privés alimentant une résidence; certains échantillons proviennent de puits publics (prises d'eau municipales) ou abandonnés. Les échantillons ont été analysés pour 25 composantes inorganiques majeures, mineures et traces, ainsi que pour les isotopes stables 2H et 18O. Les résultats montrent une importante variabilité de certains paramètres mesurés in situ, de même que des paramètres analysés en laboratoire; le plus variable étant les fluorures. Ces variations influencent directement le respect des normes de potabilité. Les résultats permettent de définir deux principaux faciès hydrochimiques sur les portions du territoire à l'étude : un type (Na-Ca)-HCO3 dont le TSD moyen est de 300 mg/L et un type (Na-Ca)-Ci dont le TSD moyen est de 4000 mg/L. Les corrélations ioniques avec les chlorures suggèrent une signature marine pour 30 échantillons parmi les 62 échantillons de type (Na-Ca)-CI. Ces échantillons sont tous du type Na-CI. Leur localisation aux endroits où sont présentes les argiles de la Mer de Laflamme (10 000 ans BP) tend à confirmer la participation de l'eau de mer à la salinité des échantillons. La relation entre le calcium et le strontium des 32 autres échantillons suggère une origine crustale des ions dissous; la salinité serait alors acquise par l'interaction entre l'eau et la roche, soit la dissolution. Une anomalie locale en bore et en lithium à Chambord suggère que la composante marine identifiée pour ces échantillons provient de l'interaction avec les roches sédimentaires paléozoïques d'origine marine (calcaires et shale) présentes à cet endroit. L'ensemble de ces observations corréiées à la géologie locale apporte des pistes de réflexion sur l'écoulement des eaux souterraines autour du lac Saint-Jean et permet d'expliquer en partie les variations dans la qualité naturelle des sources souterraines d'eau potable.

L'étude du comportement géochimique du sélénium et sa relation avec le soufre dans les roches du complexe du Bushveld (Afrique du Sud) sont présentées dans ce mémoire. La détermination quantitative de ces deux éléments chimiques a été réalisée dans 157 échantillons provenant de la suite litée de Rustenberg (Bushveld) et des roches de la marge de l'intrusion représentant les magmas parentaux. Étant donné que la plupart des roches analysées contiennent de très faibles teneurs en soufre et en sélénium, il a d'abord été nécessaire de mettre au point les techniques d'analyses appropriées. Au cours du développement de ces techniques, des matériaux de références géologiques internationales (MRGI) ont été analysés pour valider les résultats afin d'assurer une qualité constante et traçable lorsque cela est possible. Vingt-six MRGI ont été analysés pour le sélénium et vingt-neuf pour le soufre. Chaque technique développée a été publiée dans un journal scientifique arbitré et les résultats sont en accord avec ceux disponibles dans la littérature et/ou sur les certificats d'analyses. De plus, les résultats des analyses du sélénium obtenus à l'UQAC dans les MRGI ont été greffés aux données disponibles dans la littérature et des traitements statistiques ont été réalisés pour produire un nouvel article décrivant les MRGI utiles, en termes de Se, servant à valider et à contrôler les déterminations. Une fois établies les bases analytiques, les résultats obtenus dans l'étude du Bushveld ont mené à l'élaboration de trois modèles pour expliquer les relations géochimiques observées. Le premier modèle suggère que les sulfures qui étaient présents dans l'empilement cristallin aient pu migrer dans les roches encaissantes ou au centre de l'intrusion. Le deuxième modèle suggère quant à lui que le magma ait été saturé en soufre en profondeur et que, durant le transport, des sulfures aient été emprisonnés dans de petites cavités présentes dans la matrice cristallinevisqueuse. Finalement, le troisième modèle suggère que les roches aient été appauvries en S et en Se à température élevée après la solidification de l'intrusion. À ce jour, il est impossible d'évaluer lequel de ces modèle est le plus plausible, mais les deux premiers modèles ont une implication importante pour l'exploration de nouvelles ressources. En effet, si l'un des modèles s'avère être exact, cela signifierait qu'il y a dans le centre de l'intrusion ou à sa périphérie une réserve en métaux de base importante et possiblement aussi en métaux précieux, associée aux sulfures. Il a également été possible de calculer un coefficient de partage du Se dans les sulfures à partir des roches de la portion supérieure de l'intrusion. Les proportions Se/Cu augmentent avec la stratigraphie, ce qui suggère que le coefficient de partage du Se dans les sulfures est plus bas que celui du Cu (1,200 versus 1,700). Le coefficient de partage aide à comprendre le comportement géochimique des éléments et leur relation avec les sulfures et les autres phases présents dans les roches.

Le Complexe du Lac-des-îles est l'hôte des zones minéralisées Roby, Twilight et 'High-grade', et représente le seul gisement primaire d'éléments du groupe du platine (EGP). Ces zones montrent un rapport Pd/Pt remarquablement riche autour de 7 pour Roby et Twilight et de 14 pour High-grade. Par comparaison, la plupart des dépôts de EGP importants possèdent un ratio Pd/Pt autour de 0.5 - 3. Les zones Roby et Twilight comprennent des brèches magmatiques gabbronoritiques qui contiennent des amas pegmatoïdes de textures variées (varitextured). Plusieurs des roches de ces zones sont des métagabbronorites et comprennent de la chlorite et de l'actinote qui pseudomorphosent les minéraux primaires magmatiques. Entre la brèche de la zone Roby et le Gabbro Est homogène, se retrouve un schiste à actinote et chlorite ± talc qui contient les valeurs les plus fortes du Complexe du Lac-des-îles (zone High-grade). Les microstractures montrent que le plagioclase a subi une déformation de haute température et qu'il y a peu de matériel intercumulat présent dans les portions fraîches ou métagabbronoritiques. La plupart des roches, indépendamment de la zone, de la texture et du degré de métamorphisme, montrent un contenu faible en éléments incompatibles confirmant ainsi les observations pétrographiques à l'effet qu'il n'y a qu'une faible composante de liquide piégé. De plus, les ratios d'éléments incompatibles indiquent que ces roches sont comagmatiques. Par ailleurs, le processus responsable de la formation de la brèche est considéré comme étant actif lorsqu'une partie du magma ascendant s'est introduit dans un magma partiellement consolidé de la chambre d'alimentation. La déformation affectant la chambre au moment de l'injection serait responsable de l'expulsion d'un liquide fractionnée hors de la brèche. La formation de pegmatite et de roches à textures variées peut s'être opérée lorsque le magma est devenu saturé en fluide et que ce fluide s'est infiltré dans le gabbronorite partiellement consolidé causant ainsi la recristallisation. Comme le magma a évolué, il est devenu enrichi en eau favorisant ainsi la cristallisation de Forthopyroxène plutôt que du clinopyroxène. Cependant, la composition des roches à textures variées et pegmatoides est similaire à celles des autres roches et donc le fluide n'a pas modifié signifîeativement la composition des roches recristallisées. Environ la moitié des roches de la zone High-grade a une composition gabbronoritique similaire aux zones Roby et Twilight. Cependant, bien que l'autre moitié montre des compositions plus mafiques, étant des gabbronorites à olivine, ils affichent des ratios similaires en éléments incompatibles et sont donc comagmatiques. Il est suggéré que la Zone High-grade est constituée d'une brèche déformée et métarnorphisée similaire à celles des zones Twilight et Roby ainsi que de gabbronorite à olivine. Les processus qui ont été considérés comme responsables de la minéralisation sont : la concentration des sulfures à partir d'un magma silicate, l'enrichissement des sulfures par des injections répétées de magma, et une concentration des métaux par les fluides hydrothermaux et deutéritiques. Pour les échantillons des zones Twilight et Roby, et pour la moitié des échantillons de la zone High-grade, il y a une forte corrélation entre S, Cu et les EGP indiquant un contrôle des sulfures sur les EGP. Cependant, le ratio élevé Pd/Pt de la minéralisation suggère qu'elle ne peut provenir uniquement d'une ségrégation du liquide primaire. Il est suggéré que le fractionnement du Pd provient d'une chambre d'alimentation à partir d'une dissolution partielle de sulfures primaires formant une solution riche en IEGP, un alliage Fe-Pt et un liquide riche en Cu, Pd et S. Ce liquide a été injecté au sein de la chambre du Lac-des-îles et les sulfures riches en Pd viennent d'une ségrégation de ce liquide. Le liquide qui a dissous les sulfures primaires de la chambre d'alimentation peut être soit un magma silicate sous-saturé en soufre ou un fluide de haute température. Dans environ la moitié des échantillons de la zone High-grade, le Pd et Pt ne montrent pas de corrélation avec le S mais par contre Cu et Ir en montre. Dans ces échantillons, la concentration en Pd est élevée et le ratio Pd/Pt est également plus élevé (20) que dans les zones Roby et Twilight. La corrélation du Cu et Ir avec S suggère que le soufre n'a pas été perdu dans le système. De plus, ces échantillons sont plus riches en Sb et As que les autres échantillons. Ceci suggère que les fluides riches en Pd se sont introduits à l'étape finale de la minéralisation dans la zone High-grade. Il est possible que ces fluides proviennent d'une chambre magmatique sous-jacente et se sont introduit par l'entremise de zones de cisaillement entre le Gabbro Est et la Zone Roby parce que la majeure partie de l'intrusion du Lac-des-Iles était consolidée à cet endroit.

Le Richat est un complexe alcalin Crétacé situé dans la partie mauritanienne du désert du Sahara en Afrique de l'Ouest. Le niveau d'érosion de cette structure a permis, dans un premier temps, de mieux comprendre un sommet de complexe alcalin. Ceux-ci sont rarement documentés et le Richat offrait la possibilité d'étudier les processus de dissolution et de fracturation en sommet de pluton ainsi que l'évolution des différents épisodes intrusifs et extrusifs qu'on y retrouve. L'âge et la position géographique du Richat ont également permis d'investiguer les causes de mise en place d'un complexe isolé et de l'intégrer dans le cadre régional de l'ouverture de l'Océan Atlantique Des analyses géochimiques, pétrologiques et fractales, ainsi que des datations 40Ar/39Ar, ont été effectuées sur la brèche centrale du Richat. Les résultats indiquent la présence d'un épisode hydrothermal important à l'origine de la formation de la brèche par dissolution des unités sédimentaires en place et leur effondrement subséquent. Un lien avec la mise en place du pluton est suggéré alors que le bombement et la production de fluide ont conditionné les processus de bréchification et d'altération au sommet du complexe du Richat. Le Richat présente une grande variété de roches intrusives et éruptives marquant un contraste d'érosion entre la partie centrale et la partie externe du dôme. Plusieurs analyses ont été entreprises sur les diverses roches ignées du Richat et incluent, notamment, des études géochimiques, pétrologiques, d'isotopes stables de carbone et d'oxygène, structurales, de microscope électronique à balayage (MEB) et de diffractométrie des rayons X (DRX). Des données magnétiques et satellitaires viennent également compléter l'information. Nos travaux montrent que le Richat est la superposition d'une série bimodale tholéiitique recoupée par des magmas carbonatitiques et kimberlitiques. Les magmas alcalins proviendraient d'une source asthénosphérique alors que les magmas tholéiitiques seraient issus du manteau sous-continental et apparentés à ceux de l'épisode du CAMP (Central Atlantic Magmatic Province) de l'ouest africain. Les anisotropies préexistantes ont servi de conduit à la remontée des magmas asthénosphériques et sous-continentaux permettant la coexistence de magmas alcalins et tholéiitiques au sein d'un même complexe igné. Le contraste d'érosion entre la partie centrale et externe du Richat est expliqué par un effondrement en piston préservant les faciès extrusifs centraux ainsi que la brèche hydrothermale karstique. Afin de trouver une explication à la mise en place du Richat, l'hypothèse du passage d'un point chaud a ensuite été testée. La trajectoire d'un point chaud hypothétique situé sous le Richat à 100 Ma jusqu'à aujourd'hui (0 Ma) a été calculée en utilisant le logiciel PointTracker v4c sur un intervalle de 10 Ma. Les résultats montrent que le Richat ne proviendrait pas du passage de la plaque africaine au-dessus d'une plume mantellique. Pour obtenir des éléments de réponse complémentaires, une compilation régionale des structures, intrusifs et anomalies géophysiques a été effectuée. Un aulacogène Protérozoïque, probablement lié à la phase d'océanisation des Mauritanides, a été identifié et associé spatialement au Richat. Il est proposé que la réactivation de cette structure préexistante lors des rééquilibres tectoniques mid-Crétacé ayant affectés les bordures continentales de la zone péri-Atlantique ait joué un rôle dans la mise en place du Richat. Le Richat s'inscrit dans le contexte géodynamique particulier du démantèlement de la Pangée, au moment de la séparation finale entre la plaque africaine et sud-américaine. Cette période est caractérisée par une activité anormale alcaline sur les bordures continentales de l'Océan Atlantique, généralement associée au développement de divers points chauds indépendants. Afin de comparer le Richat dans le cadre dynamique de l'ouverture Atlantique, une compilation spatiale et temporelle des manifestations alcalines mésozoïques de toute la bordure Atlantique a été réalisée. Les caractéristiques structurales des différents districts alcalins de même que les critères communément associés aux modèles de point chaud ont également été compilés et traités. Les résultats montrent des liens étroits entre les différents districts alcalins. Leur distribution spatiale et temporelle a permis de définir une Province Alcaline Péri-Atlantique (PAAP) d'âge mid-Crétacé à fort contrôle structural. La PAAP présente peu de caractères propres aux points chauds profonds et semble incompatible avec une origine de plume mantellique. Elle serait plutôt en lien avec des processus de réactivation de faiblesses lithosphériques préexistantes ayant agi comme zones d'accommodation du stress intraplaque lors d'épisodes spécifiques de l'évolution tectonique de l'Océan Atlantique. Une origine superficielle et asthénosphérique est favorisée à une origine profonde. Le Richat serait donc un témoin de cet événement péri-Atlantique.

Le paléodelta de la rivière Valin a été mis en place par l'ancêtre de la rivière du même nom, qui se déversait dans la mer Laflamme, il y a environ 10 650 années 14C. Le surcreusement du lit de cette rivière a coupé ce paléodelta en deux parties, formant ainsi deux systèmes aquifères de structure granulaire, maintenant séparés : un à Saint-Honoré et l'autre à Saint-Fulgence. Cette étude porte principalement sur la détermination des hydrofaciès dans le paléodelta de la rivière Valin, ainsi le développement de modèles montrant leur géométrie interne, afin d'analyser leur impact sur l'écoulement de l'eau souterraine. Une caractérisation sédimento-hydrogéologique a été a effectuée; elle consiste premièrement en l'identification des lithofaciès dans le site d'étude où neuf sablières qui disposaient de faces fraîches permettant l'observation des lithofaciès ont été sélectionnées. Deuxièmement, l'estimation des paramètres hydrauliques que sont la conductivité hydraulique et la porosité des lithofaciès identifiés a été effectuée soit directement in situ sur les faces de sablières ou à partir des échantillons qui y ont été prélevés. Une correspondance entre les lithofaciès identifiés et leurs valeurs de conductivité hydraulique a été établie afin de déterminer les différents hydrofaciès. Étant donné le type de modélisation et de simulation numérique considéré pour cette étude, chacun des hydrofaciès déterminé a été représenté par une seule valeur de conductivité hydraulique, soit la moyenne arithmétique. Une portion des aquifères du paléodelta de la rivière Valin où les caractéristiques sédimentologiques et la distribution des propriétés hydrauliques sont assez bien connues a été sélectionnée comme le secteur à modeîiser. Deux modèles ont été développés, dont un a été construit en se basant sur répartition de la conductivité hydraulique des hydrofaciès, en interpolant les valeurs de la conductivité hydraulique; le deuxième a été développé en se basant sur un des mécanismes de mise en place des sédiments lors de la formation du delta. Ces deux modèles ont été soumis ensuite à une simulation numérique de l'écoulement des eaux souterraines, visant à déterminer l'aire d'alimentation d'un ouvrage de captage; conséquernment, deux estimations sensiblement différentes de l'aire d'alimentation ont été obtenues. Ceci a permis d'observer que les lignes d'écoulement sont contrôlées par la géométrie interne des modèles, et ainsi d'apprécier le comportement de l'écoulement de l'eau souterraine en direction d'un puits de captage, lorsque le domaine de circulation des eaux souterraines se compose de plusieurs hydrofaciès de conductivités hydrauliques différentes.